KR100525145B1 - 액정 표시 소자의 제조 방법 및 건조 장치 - Google Patents

Abstract

액정 표시 소자에 이용되는 기판에 배향막을 형성하는 공정에 있어서, 배향막이 되는 도포막을 기판의 한 쪽면에 형성하고, 이 도포막의 형성면측에 노즐로 가스의 흐름을 형성한다. 이와 같이 함으로써, 액정 표시 소자용의 기판에 양호한 배향막을 형성할 수 있다.

Description

액정 표시 소자의 제조 방법 및 건조 장치{METHOD OF MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRYING APPARATUS}

본 발명은 액정 표시 소자의 제조 기술에 관한 것으로, 특히 기판에 도포한 배향제의 건조 프로세스에 관한 것이다.

액정 표시 소자의 기판에는 액정을 분자 배열 상태를 균일하게 하기 위한 배향막이 형성되어 있다. 이 배향막의 형성 공정에는 (1) 용제로 희석된 배향막 재료의 도포막(이하, 이를 배향막 재료 도포막이라 부름)을 기판의 한 쪽면에 형성하는 인쇄 공정, (2) 인쇄 공정으로 형성된 배향막 재료 도포막을 가열 경화시키는 가열 공정이 포함되어 있다.

여기서, 가열 공정은 100 ℃ 전후의 온도로 배향막 재료 도포막의 함유 용제를 임시 건조시키는 건조 처리와, 임시 건조 후의 배향막 재료 도포막을 180 ℃ 이상의 온도로 소성하는 소성 처리로 되어 있다. 이들의 단계적인 처리에는, 도13에 도시한 바와 같은 핫 플레이트가 이용된다. 이 핫 플레이트는 기판(1)의 다른 쪽면(배향막 재료 도포막의 형성면의 반대측면)이 접촉하는 영역(이하, 기판 접촉 영역이라 부름) 내의 복수 위치로부터 배기구로 빠지는 관통 구멍(12)이 형성된 플레이트(15), 플레이트(15)에 매립된 히터(2), 플레이트(15)의 배기구에 연결된 진공 펌프(도시하지 않음)를 갖고 있다.

이러한 구성에 따르면, 진공 펌프의 진공 흡인에 의해, 기판(1)을 플레이트(15)에 밀착시킬 수 있으므로, 히터(2)의 열을 플레이트(15)를 거쳐서 기판(1)에 효율적으로 전달할 수 있다. 기판(1)에 형성된 도포막은 그 열에 의해 임시 건조 또는 소성된다.

그런데, 가열 처리 후에는 플레이트(15)에 밀착된 기판(1)을 플레이트(15)로부터 반송 아암으로 옮길 필요가 있다. 그래서, 플레이트(15)의 내부에는 기판 접촉면으로부터 기판(1)을 밀어 올리기 위한 복수의 돌출 핀(3)이 수용되어 있다. 도14에 도시한 바와 같이, 이들 돌출 핀(3)의 밀어 올리기에 의해, 플레이트(15)로부터 기판(1)이 부상하기 때문에, 기판(1)과 플레이트(15) 사이에는 아암(11)이 삽입되는 공간이 확보된다.

그런데, 상기 종래의 핫 플레이트의 플레이트(15)의 기판 접촉 영역 내에는 관통 구멍(12)의 단부, 돌출 핀(3)의 수용 구멍의 단부가 형성되어 있으므로, 기판(1)의 이면에는, 부분적으로 플레이트(15)와 접촉하지 않는 영역이 생긴다. 이에 의해, 배향막 재료 도포막에 건조 불균일이 생겨, 배향막의 막 두께 변동, 배향막 표면에 있어서의 액정 분자 배열에 영향을 끼친다. 그 결과로서, 액정 표시 소자의 표시 특성 불량으로 이어진다.

그래서, 본 발명은 양호한 표시 특성의 액정 표시 소자를 제조하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 액정 표시 소자에 이용되는 기판에 배향막을 형성하는 공정에 있어서, 배향막이 되는 도포막을 기판의 한 쪽면에 형성하고, 이 도포막의 형성면측에 가스의 흐름을 형성하는 것으로 하였다.

이와 같이 함으로써, 양호한 표시 특성을 나타내는 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.

이러한 본 발명의 특징, 목적 및 이점과 다른 특징, 목적 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 설명한 이후의 설명으로부터 보다 명백해 질 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 일실시 형태에 대해 설명한다.

우선, 도1에 의해 본 실시 형태에 관한 건조 장치의 구성에 대해 설명한다. 또, 이하의 설명의 편의상, 도1에는 건조 장치의 설치면을 XY면에 포함하는 직교 좌표계를 정의하고 있다.

본 실시 형태에 관한 건조 장치는, 외부로부터 취입된 가스(공기, 질소 등)를 청정화하여 방출하는 헤파 필터가 달린 급기용 블로워(5), 급기용 블로워(5)로부터의 가스에 열을 가하는 히터(2), 상부면에서 기판(1)을 보유 지지하는 베이스 플레이트(9) 및 히터(2)를 통과한 가스를 일단 저장하는 균일 가열 용기(7), 베이스 플레이트(9)를 X축 방향으로 왕복 이동시키는 구동 기구, 균일 가열 용기(7) 내의 가스를 베이스 플레이트(9)의 상면을 향해 방출하는 복수의 슬릿 노즐(4), 베이스 플레이트(9) 및 균일 가열 용기(7)를 내부에 수용한 챔버(13), 베이스 플레이트 하부의 위치에 마련된 배기구로부터 챔버(13)의 내부 가스를 방출하는 배기용 블로워(6)를 갖고 있다.

복수의 슬릿 노즐(4)은, 각각 베이스 플레이트의 상면에 대향하는 슬릿형의 노즐 구멍을 갖고 있다. 그리고, 이들 슬릿 노즐(9)은 각각의 노즐 구멍의 긴 직경이 Y축에 따르도록, 거의 등간격으로 X축 방향으로 일렬로 늘어 세워져 있다. 또, 슬릿 노즐(4)의 갯수는 베이스 플레이트의 상면에 적재되는 유리 기판(1)의 면적 등에 따라 정하면 좋다.

베이스 플레이트(9)의 상면에는 기판(1)의 한 쪽면을 점 지지하는 핀(3)이 복수 세워져 있다. 이들의 핀(3)은 반송 아암의 선단부(11)가 삽입 가능한 간극(A)이 기판(1)과 베이스 플레이트(9) 사이에 형성된 상태를 유지할 수 있으면 된다. 따라서, 베이스 플레이트(9)의 상면에는 일렬로 늘어 세워져 있지 않은 3개의 핀을 포함한 3개 이상의 핀(3)이 반송 아암의 선단부(11)의 삽입 경로 이외에 세워져 있으면 된다. 예를 들어, 반송 아암의 선단부(11)가 두 갈래 형상을 갖고 있는 경우에는, 반송 아암의 선단부 다리부의 폭 이상의 행 간격을 갖는 2행의 매트릭스형으로 복수의 핀을 배치할 수 있다.

이들의 핀(3)은, 상술한 바와 같이 유리 기판(1)을 점 지지하고 있지만, 실제로는 유리 기판(1)과의 접촉 계면에 면적을 갖고 있다. 이로 인해, 건조 처리 중에 슬릿 노즐(4)로부터의 가스로 핀(3)이 가열되면, 기판(1)은 각 핀(3)과의 접촉 계면으로부터의 열에 의해 부분적으로 가열된다. 이에 의한 기판(1)의 온도 불균일의 저감을 도모하기 위해서는, 각 핀(3)의 선단부와 기판(1)과의 접촉 면적을 보다 좁게 하는 것이 바람직하다. 그래서, 각 핀(3)의 선단부 형상으로서, 곡률 반경 5 ㎜ 이하의 구면 형상을 채용하게 하였다. 또한, 각 핀(3)의 선단부를 열확산율이 작은 재료로 형성하면 보다 바람직하다.

그래서, 각 핀(3)의 선단부의 형성 재료로서 적절한 재료를 정하기 위해, 도2에 도시한 열확산율 3O ㎟/s 내지 0.1 ㎟/s의 재료[알루미늄, 유리, 테플론(등록 상표), 베스펠(등록 상표)]로 형성된 블럭재를 이용하여 이하의 실험을 행하였다. 미건조의 배향막 재료 도포막(막 두께 약 1.5 ㎛)이 형성된 유리 기판(100 ㎜ × 100 ㎜ × 1.1 ㎜)을 복수 준비하고, 도3에 도시한 바와 같이 각 유리 기판(1)을, 각각 미건조 배향막 재료 도포막(18)을 상측을 향해, 어느 한 재료의 블럭재(17) 상에 배치하였다.

단, 각 재료의 블럭재(17)에는 각 유리 기판(1)의 배향막 재료 도포막(18) 형성 영역의 반대측 영역의 일부(18A)를 접촉시켰다. 이 상태에서, 각 유리 기판(1)의 배향막 재료 도포막(18)에 약 100 ℃의 온풍을 불어 댄 바, 열확산율 0.47 ㎟/s 이하의 재료로 형성된 블럭재에 적재된 유리 기판(1)의 배향막 재료 도포막(18)에는 건조 불균일이 생기지 않았다. 그래서, 본 실시 형태에서는 각 핀(3)의 적어도 선단부를 열확산율 0.5 ㎟/s 이하의 재료로 형성하는 것으로 하였다.

구동 기구는 베이스 플레이트(9)를 X축 방향으로 안내하는 안내 홈(8b)이 형성된 테이블(8), 베이스 플레이트(9)를 안내 홈(8b)에 따라서 이동시키는 모터(10)를 갖고 있다. 여기서 이용되는 테이블(8)은 챔버(13) 내부를 노즐(4)측과 배기용 블로워(6)의 연결구측으로 구획하도록 베이스 플레이트 하부의 위치에 대략 수평하게 배치되고, 또한 Y축 방향을 긴 직경 방향으로 하는 복수의 슬릿형 배기구(8a)가 형성되어 있다. 이로 인해, 배기용 블로워(6)를 회전시키면, 슬릿 노즐(4)로부터 하방으로 방출된 가스는 이 테이블(8)의 슬릿형 배기구(8a)를 거쳐서, 배기용 블로워(6)측으로 신속하게 회수된다. 이로 인해, 챔버 내에 있어서의 이물질 부유를 방지할 수 있다.

다음에, 이러한 건조 장치를 이용한 액정 표시 소자 제조 프로세스의 배향막 형성 처리에 대해 설명한다.

액정 표시 소자 제조 프로세스에는 배향막 형성 프로세스, 러빙 프로세스, 밀봉재 인쇄 프로세스, 스페이서 살포 프로세스, 기판 부착 프로세스, 밀봉재 소성

프로세스, 액정 주입 프로세스, 액정 주입구 밀봉 프로세스, 편광판 부착 프로세스 등이 포함되어 있지만, 여기서는 도1의 건조 장치를 이용하는 배향막 프로세스에 중점을 두고 설명하는 것으로 한다.

한 쪽면(이하, 전극면이라 부름)에 TFT(표시 영역 대각 17 인치) 또는 유리 필터 패턴이 6면 배치된 세정 후의 유리 기판이 배향막 형성 프로세스로 반송되면, 이하에 도시한 바와 같이 유리 기판(1)의 배향막 재료 도포막에 대한 건조 처리가 실행된다. 또, 여기서는 가용성 폴리이미드 또는 폴리아믹산을 1-메틸-2-피롤리돈(NMP) 또는 γ-부티로락톤(BL)에 용해시킴으로써 얻게 된 약 5 중량 %의 배향막 재료 용액을 이용하는 것으로 한다.

우선, 급기용 블로워(5)의 회전을 개시함으로써, 가열 중인 히터(2)에 가스를 보내 준다. 이에 의해, 가열 가스가 균일 가열 용기(7)에 일단 저장되고 나서, 각 슬릿 노즐(4)의 선단부로부터 일정한 온도(예를 들어 60 ℃ 정도)로 방출된다.

그 사이, 세정 후의 유리 기판(720 ㎜ × 930 ㎜ × 0.7 ㎜)의 전극면에 플렉소 인쇄에 의해 배향막 재료 용액을 약 1.5 ㎛의 두께로 도포함으로써, 배향막 재료 도포막을 형성해 둔다. 그리고, 챔버(13)의 내부 온도가 적당한 온도(예를 들어 55 ℃ 정도)로 안정되었다면, 챔버의 반입구 셔터를 개방한다. 그리고, 유리 기판을 배향막 재료 도포막이 상측이 되도록 반송 아암(11)의 선단부에 적재하여, 챔버(13) 내의 베이스 플레이트(9) 상부까지 반송한다.

그 후, 반송 아암(11)의 선단부가 베이스 플레이트(9) 상의 핀열 사이에 수용되도록, 반송 아암(11)을 Z축 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 반송 아암(11)의 선단부로부터 핀군의 선단부로 기판(1)이 옮겨지면, 반송 아암(11)을 X축 방향으로 이동시킴으로써, 반송 아암(11)의 선단부를 핀 열 사이로부터 빼낸다. 그리고, 챔버의 반입구 셔터를 폐쇄한다.

그 후, 모터(10)의 회전을 개시함으로써, 베이스 플레이트(9)를 적당한 속도(예를 들어 약 100 ㎜/s)로 X축 방향으로 왕복 이동시킨다. 이 때 베이스 플레이트(9)의 스트로크는 슬릿 노즐(4)의 배치 간격과 거의 같은 거리이다. 이에 의해, 배향막 재료 도포막 전체로부터 용제를 균일하게 또한 효율적으로 증발시킬 수 있다. 이로 인해, 소성전 단계에서 배향막 재료 도포막의 막 두께 및 막 물성에 변동이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또, 이 때 유리 기판의 표면 부근에 있어서의 온풍 풍속이 0.5 m/s 이상이 되도록, 슬릿 노즐(4)로부터 온풍을 방출시키면, 기화한 용제를 포함하는 가스가 유리 기판의 표면 부근에서 체류하지 않고 원활하게 외부로 방출되므로, 건조 시간을 단축할 수 있다.

이와 같이 하여, 배향막 재료 도포막의 함유 용제의 80 % 정도가 증발되고, 배향막 재료 도포막의 유동성을 잃게 되면, 반송 아암(11)의 선단부가 유리 기판(1)과 베이스 플레이트(9)와의 간극(A)에 삽입되도록 반송 아암(11)을 X축 방향으로 이동시키고, 또한 핀(3)의 선단부로부터 반송 아암(11)의 선단부로 유리 기판(1)이 옮겨지도록 반송 아암(11)을 Z축 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 핀 선단부로부터 유리 기판(1)을 원활하게 들어 올릴 수 있다.

이와 같이, 유리 기판(1)에 과도한 힘을 가하지 않고, 핀 선단부로부터 기판(1)을 들어 올릴 수 있는 것은 유리 기판(1)과의 접촉 면적이 좁은 각 핀(3)은 핫 플레이트의 플레이트와 달리, 유리 기판(1) 사이에 정전기(박리 대전)를 거의 발생시키지 않기 때문이다. 이로 인해, 유리 기판(1)의 균열 등의 결함 발생을 방지할 수 있다.

또, 베이스 플레이트(9)의 핀 선단부로부터 기판(1)을 들어 올리면, 다음 유리 기판(1)의 배향막 재료 도포에 대한 건조 처리가 개시되기까지, 급기용 블로워(5)로부터의 송풍을 정지하여 핀(3)의 가열을 방지하는 것이 바람직하다.

이상의 건조 처리가 종료되었다면, 유리 기판(1)은 그대로 반송 아암(11)에서 건조로로부터 적외 가열로로 반송된다. 그리고, 유리 기판(1)의 배향막 재료 도포막에 대한 소성 처리가 실행된다. 즉, 적외 가열로의 내부에서 유리 기판(1)을 적당한 온도(예를 들어, 약 230 ℃)로 적당한 시간(예를 들어, 약 20분) 가열함으로써, 유리 기판(1) 상의 배향막 재료 도포막을 소성한다. 이에 의해, 유리 기판(1) 상에 균일한 막 두께 및 막 물성의 배향막이 형성된다.

그 후, 유리 기판(1)은 배향막 형성 프로세스로부터, 차례로 러빙 프로세스, 밀봉재 인쇄 프로세스, 스페이서 살포 프로세스, 기판 부착 프로세스, 밀봉재 소성

프로세스, 액정 주입 프로세스, 액정 주입구 밀봉 프로세스, 편광판 부착 프로세스 등으로 반송된다. 이에 의해, 그 유리 기판(1)을 포함하는 액정 표시 소자가 완성된다.

이상의 액정 표시 소자 제조 프로세스에 따르면, 배향막 형성 공정에 있어서 균일한 막 물성의 배향막을 균일한 막 두께로 형성할 수 있으므로, 액정 표시 소자에 있어서의 액정 분자 배열의 흐트러짐 발생을 방지할 수 있다. 이로 인해, 양호한 표시 특성의 액정 표시 소자를 얻을 수 있다. 또한, 핫 플레이트를 이용한 배향막 형성 공정에 있어서 발생하기 쉬웠던 기판 균열 발생을 방지할 수 있으므로, 액정 표시 소자 제조 프로세스의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 핫 플레이트를 이용한 경우보다도, 돌출 핀에 의한 기판 돌출 처리가 필요없는 만큼 효율화를 도모할 수 있다.

이들의 효과를 핫 플레이트를 이용한 공정과 비교하여, 도10에 정리해 둔다.

(1) 본 실시 형태에 관한 건조 장치를 이용한 경우에는, 핫 플레이트를 이용한 경우에 생기는 박리 대전이 생기지 않는다. 이로 인해, 핫 플레이트를 이용한 경우와 달리, 유리 기판의 균열이 거의 발생하지 않는다.

(2) 핫 플레이트를 이용한 경우, 유리 기판의 균열 발생을 방지하기 위해, 돌출 핀에 의해 유리 기판을 천천히 들어 올릴 필요가 있다. 이에 대해, 본 실시 형태에 관한 건조 장치를 이용한 경우에는 이와 같은 돌출 처리가 필요없다.

이로 인해, 그 만큼, 배향막 형성 프로세스를 효율화할 수 있다. 예를 들어, 핫 플레이트에 따르면, 720 ㎜ × 930 ㎜의 유리 기판의 건조 처리(반입으로부터 반출까지)에 100초 이상의 시간을 필요로 하는 데 반해, 본 실시 형태에 관한 건조 장치에 따르면, 720 ㎜ × 930 ㎜의 유리 기판의 건조 처리에 필요로 하는 시간을 60초 이하로 단축할 수 있다.

(3) 핫 플레이트를 이용한 경우에는, 유리 기판의 온도에 ±2 ℃ 정도의 변동이 생기는 데 반해, 본 실시 형태에 관한 건조 장치를 이용한 경우에는 유리 기판의 온도 변동이 ±1 ℃ 정도로 억제된다. 이로 인해, 배향막 재료 도포막을 일정하게 건조시킬 수 있다. 이 효과는, 이하의 실험에 의해 확인되고 있다.

열확산율 약 0.1 ㎟/s의 베스펠(등록 상표)로 형성된 핀(3)과 200 ㎜의 간격으로 늘어 세워진 슬릿 노즐(4)을 갖는 건조 장치를 이용하여, 이하의 실험을 행하였다. 내부 온도가 약 55 ℃로 안정된 챔버에 있어서, 각 슬릿 노즐(4)로부터 약 60 ℃의 온풍을 속도 0.5 m/s 내지 2 m/s로 방출시키면서, 슬릿 노즐(4)의 선단부로부터 약 200 ㎜ 떨어진 위치에서, 배향막 재료 용액 도포가 끝난 유리 기판(1)을 100 ㎜/s로 왕복 이동시켰다. 이 때 유리 기판(1)의 스트로크는 200 ㎜이다.

그 결과, 챔버로 유리 기판(1)을 투입하고 나서 약 25초에서 배향막 재료 도포막의 임시 건조가 완료되었으므로, 챔버로 유리 기판(1)을 투입하고 나서 약 4O초 후에 온풍의 방출과 유리 기판의 왕복 이동을 정지하고, 유리 기판(1)의 외관 및 면내 온도 분포를 관찰하였다. 그 결과, 유리 기판(1)에는 균열 등의 결함이 발생하지 않는 것이 확인되었다. 또한, 유리 기판(1)의 온도 변동은 ±1.0 ℃ 정도로 억제되어 있는 것을 알 수 있었다. 단, 도4에 도시한 바와 같이 유리 기판(1)의 일부 영역을 제외하면, 유리 기판(1)의 온도 변동은 ±0.5 ℃ 정도로 억제되어 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 배향막 재료막의 건조 불균일의 요인이 되는 유리 기판(1)의 온도 불균일이 억제되어 있는 것이 확인되었다.

그 후, 적외 가열로로 약 230 ℃로 20분간 유리 기판을 가열함으로써, 유리 기판 상의 배향막 재료를 경화시켰다. 이와 같이 하여 배향막이 형성된 유리 기판을 이용하여 LCD 패널을 제작하고, 그 프리틸트각을 측정하였다. 그 결과, 핫 플레이트로 배향막을 형성한 유리 기판을 이용한 LCD 패널과 동일 정도의 프리틸트각(약 6°)을 나타내는 것이 확인되었다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 건조 장치를 이용한 건조 처리의 최적 조건에 대해 설명한다. 여기서는, 건조 처리의 최적 조건을 얻기 위해, 이하의 실험을 행하였다.

(1) 제1 실시예

건조 시간을 최적화하기 위해, 도5에 도시한 바와 같이 핫 플레이트(15)로부터의 전열 및 드라이어(19)로부터의 온풍에 의해, 각각 100 ㎜ × 100 ㎜ × 1.1 ㎜의 유리 기판(1) 상의 배향막 재료막을 건조시켰다. 또, 여기서는 드라이어(19)를 유리 기판(1)에 온풍이 수직으로 송풍되는 자세로 수평하게 왕복 이동시켰다.

여기서 이용한 배향막 재료는, 폴리이미드 골격의 주쇄와 장쇄 알킬기의 측쇄로 이루어지고, 장쇄 알킬기가 배향막 표면에 존재함으로써 프리틸트각을 발현하는 재료를 이용하였다. 배향막 재료를 희석한 용제는 1-메틸-2-피롤리돈(NMP), γ-부티로락톤(BL)이다.

용제 건조 후, 같은 조건으로 액정 셀을 제작하여 프리틸트각을 측정한 바, 도6과 같이 되었다. 여기서, 건조 시간은 이하와 같이 정의하였다. 기판 상에 도포된 용액이 건조되어 용제가 증발할 때에는 막 두께 감소가 일어나, 막면에 간섭 무늬가 생긴다. 용제가 증발되어 막 두께가 균일해지면 간섭 무늬는 없어지고, 막면은 일정한 간섭 색을 나타낸다. 기판 가열 개시로부터 일정한 간섭 색이 되기까지의 시간을 건조 시간으로서 측정하였다.

핫 플레이트 건조에서는 건조 시간에 상관없이, 거의 일정한 프리틸트각을 나타내는 데 반해, 온풍 건조에서는 건조 시간에 의해 크게 프리틸트각이 변하고, 건조 시간이 짧으면 프리틸트각이 작다.

여기서, 용제 조성이 배향막 고분자에 끼치는 영향을 조사하였다. NMP 및 BL에 배향막 고분자를 각각 용해하고, 분자 사이즈를 광산란 강도의 산란 각도 의존성으로부터 구하였다. 그 결과를 도7에 도시한다. NMP 용액 중에서는 고분자가 수축되어 있는 것을 알 수 있었다. 고분자가 수축되면 프리틸트각 발현에 기여하는 측쇄가 주쇄 속에 말아 넣는다고 생각할 수 있다. 또한, NMP 비율이 높은 용액으로부터 성막한 배향막에서는 프리틸트각이 저하되는 것을 알 수 있었다. 배향막 고분자가 신장하고 있을 때에는, 가스와 친화성이 높은 측쇄는 막 표면에 편재하지만, 배향막 고분자가 수축할 때, 프리틸트각에 기여하는 측쇄는 주쇄에 말아 넣어, 막 표면에 존재하는 양이 줄어, 그 결과 프리틸트각이 저하된다고 생각하고 있다.

용제 건조 공정에서는 혼합 용제가 균일하게 증발하지 않아, 증발 속도는 NMP보다도 BL 쪽이 빠르다. 그로 인해, 도포막 안에서는 배향막 고분자의 농축과 동시에 혼합용제 조성 변화가 일어난다. 용제 건조시의 도포막 중의 용제 조성은 이하와 같이 변화한다고 생각할 수 있다.

가열에 의해, 배향막 표면으로부터는 BL이 증발된다. 막 내부에서는 깊이 방향으로 용제의 농도 경사가 생겨, 기판측으로부터 표면을 향해 BL이 확산되지만, 건조 시간이 짧으면 표면의 증발에 대해 막 내부의 확산이 미치지 않아, 표면은 증발하기 어려운 NMP의 조성비가 증가한다. 또한, 온풍 건조에서는 용제의 체류를 방지하기 위해 적극적으로 용제를 제거하고 있으므로, BL과 NMP의 증발 속도 격차를 증대시켜, 표면의 NMP 농축이 진행된다. 따라서, NMP가 농축되기 쉬운 건조 속도가 빠른 조건에서는 표면의 고분자가 수축되어 프리틸트각이 저하된다.

이상의 결과로부터, 프리틸트각이 종래 방법의 핫 플레이트 건조와 동등 이상이 되는 20초 이상의 건조 시간이 되는 온도 및 풍속을 이 배향막 재료의 최적 온풍 건조 조건으로 하였다. 그 온도는 온풍의 분출구 온도가 70 내지 90 ℃, 기판상 풍속이 1.5 내지 2.0 m/s인 것을 알 수 있었다.

(2) 제2 실시예

본 실시 형태에 관한 건조 장치에 의해, 각 온도의 가스를 유리 기판에 송풍하여, 배향막 재료 도포막의 외관을 관찰하였다. 그 결과, 30 ℃ 이하의 가스를 송풍한 경우에는, 배향막 재료 도포막의 평탄성이 열화하는 것을 알 수 있었다. 또한, 30 ℃ 이상의 가스를 송풍한 배향막 재료 도포막의 평탄도는, 도8에 도시한 바와 같이 가스의 온도에 따라서 변화하는 것을 알 수 있었다. 즉, 가스 온도가 높을수록, 배향막 재료 용액의 유동성이 좋아지기 때문에, 평탄성이 향상되는 것을 알 수 있었다.

배향막 용액의 용제는 일반적으로 혼합 용제이며, 건조시에는 용제 성분비가 변화된다. 이 때, 시간과 함께 배향막 고분자와 용제의 친화성 변화 및 배향막 농도 증가에 의한 유동성 저하가 일어나, 최표면의 배향막 고분자 구조가 결정된다. 예를 들어, 배향막과의 친화성이 약간 떨어지는 용제가 농축되어 분자가 수축되고, 그 결과 프리틸트각을 발현하는 요소인 고분자 측쇄의 표면 농도가 저하되어 프리틸트각이 저하된다.

그래서, 각 온도의 가스에 의한 건조 처리를 거친 유리 기판으로 각각 셀을 제작하여 그 프리틸트각을 측정하였다. 그 결과, 도9에 도시한 바와 같이 가스 온도가 높아질수록 프리틸트각이 저하되는 것이 확일되었다. 그리고, 10O ℃ 이상의 가스에 의한 건조에서는 적절한 프리틸트각을 얻는 것이 곤란한 것이 확인되었다.

이상의 결과로부터, 본 실시 형태에서는 노즐로부터의 공급 가스의 가장 적절한 온도의 범위로서, 약 30 ℃ 내지 100 ℃를 채용하는 것으로 하였다.

또, 본 실시 형태에서는 균일 가열 용기(7)로부터 가스를 방출하기 위해 슬릿 노즐(4)을 이용하고 있지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없다. 예를 들어, 도11에 도시한 바와 같이 복수의 관통 구멍(14a)이 매트릭스형으로 형성된 판 부재(14)를 슬릿 노즐(4) 대신에 균일 가열 용기(7)에 부착해도 좋다.

이와 같은 구성에 있어서, 직경 약 5 ㎜의 관통 구멍(14a)이 20 ㎜ 간격으로 형성된 판 부재(14)를 이용하면, 기판(1) 전체에 일정하게 가스를 송풍할 수 있게 되므로, 기판(1)을 X축 방향으로 왕복 이동시킬 필요성은 작아지게 된다. 그래서, 기판(1)을 이동시키지 않도록 하면, 테이블(8)을 제외한 구동 기구의 구성 생략이 가능해지는 동시에, 배향막 재료 도포막으로의 이물질 권취의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 기판(1)의 정면으로부터 가스를 공급하고 있지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없다. 예를 들어, 기판(1)의 일단부면 측으로부터 가스가 공급되도록 해도 좋다. 이와 같이 하기 위해서는, 도12에 도시한 바와 같이 1개의 슬릿 노즐(4)을 그 노즐 구멍이 기판(1)과 거의 평행해지도록, 기판(1)의 일단부면 측에 배치하면 좋다. 이 경우에는 슬릿 노즐(4)이 1개면 충분하므로, 균일 가열 용기(7)가 불필요해진다. 이로 인해, 건조 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

단, 이 경우에는 슬릿 노즐(4)로부터의 가스는 용제의 증발 잠열분의 에너지를 빼앗기는 등의 이유로부터, 기판(1)의 양면에 따라 흘러 감에 따라서 서서히 온도가 저하된다. 이에 의한, 배향막 재료 도포막의 건조 불균일의 저감을 도모하기 위해서는, 슬릿 노즐(4)로부터 벗어남에 따라서 기판(1)과의 간격이 서서히 좁혀지는 천정판(16)을 챔버(13) 내에 배치하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 슬릿 노즐(4)로부터의 가스 유속이 기판(1)에 따라 흘러 감에 따라서 서서히 빨라지게 되므로, 배향막 재료 도포막의 건조 속도의 면내 변동이 억제되어, 배향막 재료 도포막의 건조 불균일의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 핀으로 유리 기판을 베이스 플레이트로부터 띄우고 있지만, 핀 이외의 지지 부재로 유리 기판을 베이스 플레이트로부터 띄우도록 해도 좋다. 예를 들어, 유리 기판에 선 접촉하는 볼록부를 베이스 플레이트로 형성해도 좋다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 가스 공급부(노즐)에 대해 베이스 플레이트를 이동시키도록 하고 있지만, 베이스 플레이트에 대해 가스 공급부(노즐)를 이동시키도록 해도 좋고, 쌍방을 이동시키도록 해도 좋다.

본 발명에 따른 몇몇의 실시예를 도시하고 설명하였지만, 개시된 실시예는 본 기술 사상 내에서 변화 및 수정될 수 있다는 점을 알아야 한다. 따라서, 본 발명은 명세서에서 도시되고 설명된 세세한 부분으로 한정하는 것이 아니라 첨부된 청구범위 내에서 상기의 변화 및 수정을 모두 커버할 수 있다.

본 발명에 따르면, 양호한 표시 특성의 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.

도1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 건조 장치의 개략 구성도.

도2는 유리 기판의 지지 재료와 열확산율과의 대응을 나타낸 도면.

도3은 유리 기판의 지지 재료가 기판 온도 분포에 끼치는 영향을 조사하기 위한 실험 설비의 개략도.

도4는 도1의 건조 장치에 의해 건조 처리가 실시된 유리 기판의 면내 온도 분포도.

도5는 건조 처리를 최적화하기 위한 실험 설비의 개략도.

도6은 건조 방식마다 건조 시간과 프리틸트각의 관계를 나타낸 도면.

도7은 배향막 형성 재료 용액 속에 있어서의 고분자의 확산을 개념적으로 나타낸 도면.

도8은 도1의 건조 장치의 챔버 내의 온도와 임시 건조 후의 도포막의 표면 거칠기와의 관계를 나타낸 도면.

도9는 온풍의 온도와 프리틸트 각도와의 관계를 나타낸 도면.

도10은 핫 플레이트에 의한 건조 효과와 도1의 건조 장치에 의한 건조 효과와의 대비도.

도11은 본 발명의 일실시 형태에 관한 건조 장치의 개략 구성도.

도12는 본 발명의 일실시 형태에 관한 건조 장치의 개략 구성도.

도13은 종래의 핫 플레이트의 개략 구성도.

도14는 종래의 핫 플레이트의 개략 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기판

2 : 히터

3 : 돌출핀

4 : 노즐

5 : 급기용 블로워

6 : 배기용 블로워

7 : 균일 가열 용기

8 : 테이블

9 : 베이스 플레이트

10 : 모터

11 : 반송 아암

13 : 챔버

14 : 판 부재

16 : 천정판

Claims (15)

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5. 제1 기판과 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판을 갖는 액정 표시 소자의 제조 방법이며,

   상기 제1 기판의 상기 제2 기판측이 되는 면에, 배향막을 형성하기 위한 용액을 도포하는 제1 처리와, 상기 제1 기판의 상기 용액이 도포된 면측에 가스의 흐름을 형성하는 제2 처리를 포함하고,

   상기 용액이 도포된 면의 반대측의 면 내의 복수 위치에서 상기 제1 기판을 점 지지함으로써, 상기 용액이 도포된 면의 반대측에 공간이 형성된 상태로 상기 제2 처리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 처리로서 상기 가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
7. 기판의 한 쪽면에 도포된 배향막을 형성하기 위한 용액을 건조시키는 건조 장치이며,

   상기 기판의 상기 용액이 도포된 면측에 가스를 공급하기 위한 노즐과,

   상기 가스를 가열하기 위한 가열 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 기판의 상기 용액이 도포된 면과 반대측의 면측에 공간이 형성되도록 상기 기판을 상기 용액이 도포된 면과 반대측의 면내의 복수 위치에서 지지하는 지지 수단과, 상기 공간에 삽입되어 상기 기판을 상기 지지 수단으로부터 들어 올리는 아암을 구비하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 건조 장치는 상기 기판을 그의 상기 용액이 도포된 면과는 반대측의 면에서 지지하는 지지 수단과, 상기 노즐과 상기 지지 수단을 상대적으로 이동시키는 구동 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 건조 장치.
10. 삭제
11. 제5항에 있어서, 상기 제1 기판을 점 지지하기 위한 부재의 선단부 형상이 곡률 반경 5 ㎜ 이하의 구면 형상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
12. 제5항에 있어서, 상기 제1 기판을 점 지지하기 위한 부재 중 적어도 선단부가 열확산율 0.5 ㎟/s 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
13. 제7항에 있어서, 상기 기판의 상기 용액이 도포된 면측의 상방에 배치된, 복수의 관통 구멍이 매트릭스형으로 형성된 판재를 통해 가스가 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 건조 장치.
14. 기판의 한 쪽면에 도포된 배향막을 형성하기 위한 용액을 건조시키는 건조 장치이며,

    상기 기판의 상기 용액이 도포된 면측에 가스를 공급하기 위한 노즐과,

    상기 가스를 가열하기 위한 가열 수단과,

    상기 기판의 상기 용액이 도포된 면과는 반대측의 위치에 배치된 배기용 블로워와,

    상기 기판의 상기 용액이 도포된 면측의 상방에 배치된 천정판을 구비하고,

    상기 천정판과 상기 기판과의 거리는, 상기 가스가 상기 노즐로부터 흐르는 방향에 따라서 작아지도록 한 것을 특징으로 하는 건조 장치.
15. 제5항에 있어서, 상기 제2 처리로서 상기 제1 기판의 상기 용액이 도포된 면측에, 상기 가스를 노즐로부터 공급하면서 상기 노즐과 상기 제1 기판을 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.